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干货 | 页岩气采出水处理技术进展

北极星水处理网  来源:《广东化工》  作者:金艳等  2018/1/26 8:46:37  我要投稿  
所属频道: 水处理  关键词:污水回用 水处理设施 水污染

北极星水处理网讯:中国具有丰富的页岩气储量,美国能源信息局(EIA)发布,中国的页岩气储量为36 万亿立方米,中国相关部门公布的数据为25.08 万亿立方米。页岩气开采过程中会产生采出水,主要来源于压裂液和页岩气地层,压裂液在水平井压裂结束后,预计在其生命周期中会有30 %~70 %将返回至地表成为返排水。压裂液中含有不同含量的减阻剂、杀菌剂、防垢剂、黏土稳定剂和表面活性剂等化学物质,返排水经过页岩压裂后不仅保留了原有压裂液的化学物质,而且由于长时间接触地层岩石而混入悬浮有机物、油脂、天然放射性物质、重金属、酚类、酮类等多种污染物,增加其复杂性。随着我国页岩气开采量不断增加,如何有效处理页岩气采出水,避免其对周围环境造成污染,已成为制约页岩气进一步扩大开采的环境制约因素,是亟待解决的问题。

页岩气采出水的处理方式主要与当地最新的政策法规、气田的开发方案、采出水水质特点、可用水处理设施以及技术经济性有关,需综合考虑以上因素以选择合理的采出水处理方式。目前,对页岩气采出水普遍采取了回注地层,处理达标外排和综合利用三种措施来解决其出路。

1 回注处理工艺技术

1.1 回注水质要求:标准中推荐的页岩气采出水回注水质指标如表1所示,主要是规定了悬浮物浓度、粒径中值和油含量,对于其他污染物指标没有硬性要求。

页岩气采出水处理技术进展

1.2 回注水处理工艺:通过表1中页岩气采出水水质与回注水要求比较可知,超标项主要是悬浮物和油,因此回注水处理工艺主要针对于悬浮物和油的去除。标准中推荐的处理工艺如图1所示。

页岩气采出水处理技术进展

回注作为一种防止水污染的措施,很早就采用。采出水回注的处理技术多为除油、混凝沉淀、气浮及过滤,具体的细节设计参数根据各气田的实际情况而定。回注处理工艺中没有将溶解性有机物、重金属、盐含量等污染物去除,随着生态环境日益脆弱,环保要求逐步提升,这种简单的处理方式显然不能解决根本问题,必须寻找更好的解决方案。

2 回用或外排处理工艺技术

2.1 回用或外排水质要求和超标项分析:通过相关文献资料调研,本文列出了国内外典型页岩气采出水水质情况,以及污水回用或外排的主要指标要求,详见表2。

页岩气采出水处理技术进展

由表2中采出水水质与排放指标相比可知,主要超标项是COD、TDS、重金属、氨氮、油含量和悬浮物。采出水中有机物主要来源于压裂液中各种添加剂,无机盐类超标物主要来源于压裂液中添加的无机物和接触地层岩石而混入的各种无机盐和重金属。如果想将采出水处理至回用或者外排的标准,其处理工艺中需要考虑:除油、除悬浮物、除氨氮、除重金属、除有机物、除硬度和除盐。

2.2 回用或外排水处理工艺技术:回用或外排处理工艺分为三级:一级是预处理,主要是除油、除悬浮物和软化;二级是高级氧化,主要是氧化除有机物和氨氮,进一步除油;三级是脱盐系统。各处理技术与处置方式关系如图2所示。

页岩气采出水处理技术进展

2.2.1 一级预处理工艺技术:一级预处理主要采用旋流器、气浮、絮凝沉淀、药剂软化和过滤,一般工艺流程如图3所示。

页岩气采出水处理技术进展

采出水水质波动大,设置尽量大的调节池用于均质水质和水量,再由泵输送至沉沙池或旋流器中去除比重较大的泥沙,旋流器具有体积小的优势,沉砂池更节能,处理效果稳定;沉砂池出水进入气浮器,通过浮选去除细小悬浮物和油。采出水中含大量Ca2+、Mg2+、Ba2+以及Sr2+等金属离子,需药剂软化处理,可将总硬度降至200 mg/L左右。药剂软化沉淀物通过斜板沉淀池进行分离,上清液再经过滤系统过滤,进一步除悬浮物。

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